[發(fā)明專利]回收熔融高爐渣高溫顯熱的方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110058682.8
• 申請日: 2011-03-11
• 公開（公告）號: CN102162016A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周勇;顏飛龍;趙劍云;侯曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: C21B3/08
• 分類號: C21B3/08;C21B7/14;F27D17/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金節(jié)能減排、二次能源回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種回收熔融高爐渣高溫顯熱的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋼鐵作為一種重要的結(jié)構(gòu)材料及功能材料的位置,在可預(yù)見的時間范圍內(nèi)不會發(fā)生重大變化。鋼鐵工業(yè)屬于資源、資金和科技密集型產(chǎn)業(yè),涵蓋了地質(zhì)、采礦、選礦、煉鐵、煉鋼、軋制和金屬制品等系列工程,是生產(chǎn)、經(jīng)營、科技和經(jīng)濟(jì)的綜合體。無論在過去和現(xiàn)在,還是在將來相當(dāng)長的歷史時期內(nèi),鋼鐵工業(yè)的發(fā)展水平仍然是衡量一個國家工業(yè)化和現(xiàn)代化水平高低的重要標(biāo)志之一。2007年3月，十屆全國人大五次會議作出決定，把GDP的增長作為預(yù)期性目標(biāo)，把節(jié)能降耗和污染減排指標(biāo)作為必須確保完成的約束性指標(biāo)。這是對我國今后的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展很重要的指導(dǎo)原則。鋼鐵工業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，既是能耗大戶也是污染物排放大戶，做好節(jié)能減排工作是保證我國鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最重要的前提和條件。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，近年來我國的鋼鐵產(chǎn)量也在高速增長。2009年，我國高爐生鐵年產(chǎn)量已超過5.4億噸，每生產(chǎn)1噸生鐵產(chǎn)生300～600kg鋼渣，年產(chǎn)高爐渣超過1.6億噸。煉鐵過程中產(chǎn)生的液態(tài)高爐渣溫度在1400℃以上，普遍采用水淬的方式粒化并冷卻高溫液態(tài)高爐渣，生成適于大量用于水泥生產(chǎn)的高爐水渣。在水淬過程中，每沖制1噸高爐渣產(chǎn)生8～12噸溫度約85℃的沖渣水，除北方部分鋼鐵企業(yè)在冬季利用少量沖渣水采暖外，其中所含的大量熱量白白散失，造成工廠及周邊環(huán)境熱污染；高爐沖渣水循環(huán)使用，溫度越高，沖渣過程中排放的硫化物越多，高爐水渣質(zhì)量越差；每噸渣耗新水1t左右，造成水資源浪費和污染。液態(tài)高爐渣溫度在1400℃以上，每噸渣的含熱量約相當(dāng)于60kg標(biāo)煤的發(fā)熱量。對一個高爐生鐵產(chǎn)量500萬噸/年的鋼鐵企業(yè)，每年產(chǎn)生高爐渣約150萬噸，如能回收其中所含余熱的50%，每年可節(jié)能折合標(biāo)煤9萬噸，回收高爐渣余熱的效益很可觀。

為回收高爐渣中所含的大量高品位余熱，國外很早就開展了相關(guān)研究，先后開發(fā)出冷卻轉(zhuǎn)鼓工藝（日本鋼管公司NKK）、旋轉(zhuǎn)滾筒工藝（日本住友金屬和石川島播磨重工）、機械攪拌法造粒工藝（日本住友金屬）、機械攪拌法造粒工藝（日本川崎制鐵）、Merotec熔渣粒化工藝（德國）、連鑄連軋法平板狀固化工藝（烏克蘭）、風(fēng)淬粒化工藝（日本新日鐵、日本鋼管、川崎制鐵、神戶制鋼、住友金屬和日新制鋼）、離心（旋轉(zhuǎn)杯）粒化工藝（英國、日本、澳大利亞）等。其中冷卻轉(zhuǎn)鼓法、風(fēng)淬法和離心粒化法進(jìn)行過工業(yè)試驗。與國外相比，高爐渣高溫顯熱回收的研究和應(yīng)用在國內(nèi)近幾年才展開。其中，鋼鐵研究總院2004年開始研究高爐渣急冷干式粒化技術(shù)，對離心粒化與風(fēng)淬相結(jié)合的工藝也進(jìn)行過相關(guān)的實驗；青島理工大學(xué)與萊鋼合作建立了能源與環(huán)境工程研究中心，在理論和實驗方面就高爐渣干法粒化和流化床換熱回收高爐渣余熱進(jìn)行了一些研究；重慶大學(xué)、東北大學(xué)、中冶京誠工程技術(shù)有限公司、中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院等機構(gòu)申請了用不同方法回收高爐渣顯熱的專利。回收高爐渣余熱難度很大，存在很多技術(shù)難點，如：高爐渣排出量大、溫度高、不連續(xù)，對設(shè)備的處理能力、耐溫耐磨和調(diào)節(jié)能力要求很高；為生成合格的建筑材料替代料要求冷卻速度很快，但快速冷卻對設(shè)備的能耗和余熱回收率都有不利的影響。因此，盡管國內(nèi)外對回收高爐渣高溫顯熱的研究較多，但僅有其中的冷卻轉(zhuǎn)鼓法、風(fēng)淬法和離心粒化法進(jìn)行過工業(yè)試驗，目前尚無實現(xiàn)實際工業(yè)應(yīng)用的成功案例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種回收熔融高爐渣高溫顯熱的方法及其系統(tǒng)，高效回收高爐渣高溫顯熱，降低高爐渣處理過程中的能耗及水耗，減少熱污染和水污染，處理后的高爐渣與水淬渣品質(zhì)相當(dāng)。

有研究表明，如果要生成玻璃體含量足夠高的高爐渣，在?800℃以上必須快速冷卻，800℃以下可以緩冷，日本的風(fēng)淬粒化工藝其第一階段也是利用高壓空氣將高爐渣快速冷卻到800℃以下。基于此，為了兼顧高爐渣的后續(xù)利用和余熱回收效率，高爐渣的冷卻分兩段進(jìn)行，即先后在急冷單元和緩冷單元中冷卻：在急冷單元中，采用高壓冷空氣、循環(huán)冷渣粒、少量冷卻水的復(fù)合方法將熔融高爐渣破碎并急速冷卻到800℃以下，以保證渣成品中的玻璃體含量，從而不影響用渣制水泥或建筑材料的活性；在緩冷單元中，已凝固的高爐渣在緩冷換熱器中與由循環(huán)風(fēng)機送入的空氣充分接觸換熱，提高余熱回收率。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：

一種回收熔融高爐渣高溫顯熱系統(tǒng)，